1、高频开关电源的发展趋势（4个）：
4.1 高频化：理论分析和实践经验表明，电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。4.2 模块化：模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化，其二是指电源单元的模块化。
4.3 数字化：优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰（提高抗干扰能力）、便于软件包调试和遥感遥测遥调，也便于自诊断、容错等技术的植入。
4.4 绿色化：电源系统的绿色化有两层含义:一是显著节电；二是降低电磁污染。
2、开关电源的主要电路
是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换（逆变）电路、
PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
3、压控型器件（2种）：
4、肖特基二极管
弱点：反向耐压较低，（一般低于150V，）反向漏电流较大，多用于低电压场合。
优点：反向恢复时间很短；正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲；反向耐压较低时其正向压降明显低于快恢复二极管；效率高，其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还小。
5、MOSFET:工作在开关状态，即在截止区和非饱和区之间来回转换。
IGBT:正向阻断区，有源区，饱和区
驱动电路隔离：一般使用电气隔离，有光隔离（光耦合器）和磁隔离（脉冲变压器）
工作状态保护电路：RCD缓冲电路、RC缓冲电路。
MOSFET的驱动芯片：M57918L IGBT的驱动芯片：EXB840 脉冲变压器隔离驱动:TC4424
6、线性调整器工作原理：直流输出电压由于输入电压升高或输出负载电流减少而升高时，串接晶体管（设为NPN型）基极电压下降，其等效电阻阻值加大，使输出电压降低，从而保持输出电压等于参考电压。直流输出电压由于输入电压下降或输出负载电流增大而下降时，串接晶体管基极电压上升，其等效电阻阻值减小，使输出电压升高，从而保持输出电压等于参考电压。拓扑结构图：
原理图：
7、电感伏－秒平衡、电容充电平衡和小纹波近似的基本原理
伏秒平衡：0= 、Buck开关型调整器（画原理图时不用画反馈回路）（二极管(e)，电感(f)，开关管（d），电感电流波形：梯形波） 8 工作过程：在开关周期T内，Q1导通时间为Ton。Q1开通时，V1点电压Vdc（设Q1导通，压降为零）；Q1关断时，V1点电压迅速下降到零。 输出电压计算：Vo=V DC D 9、Boost开关型调整器 基本工作原理：输出电压Vo比直流输入电压Vdc高的原因。Q1开通过程，储能；Q1关断过程，L1的电压极性颠倒，L1经D1向Co充电，使Co两端电压（泵升电压）高于Vdc。电感储能给负载提供电流并补充Co单独向负载供电时损失的电荷。 原理图： 画出工作在不连续模式下的电流波形： 输出电压计算：V o=V DC/(1-D) 10、双管正激变换器 特点：有两个开关管，关断时每个开关管仅承受一倍直流输入电压，而且不出现漏感尖峰，没有漏感能量消耗。原理图：要求一个输出绕组，即是一个输出整流电路. 11、半桥和全桥变换器拓扑 全桥变换器拓扑： 半桥变换器拓扑： V O=(V DC/2)(N M/N P)。平均电压V=2V O D。注意半桥和全桥的区别。 12、反激变换器 工作原理：开关管导通时，变压器储存能量，负载电流由输出滤波电容提供；开关管关断时，变压器将储存的能量传送到负载和输出滤波电容，以补偿电容单独提供负载电流时消耗的能量。 优点：不需要输出滤波电感（滤波电感在所有正激拓扑中是必需的），减小体积，降低成本。 缺点：1、较大的输出电压尖峰；2、需要大容量且能耐高纹波电流的输出滤波电容。 反激变换器 原理图（拓扑）： 不连续模式下电流波形是三角波形： 简答：不连续模式（优点）比连续模式应用更广泛的原因： 1、不连续模式本身的变压器励磁电感小而响应快，且输出负载电流和输入电压突变时，输出电压瞬态尖峰小。 2、由于连续模式本身的特性（其传递函数具有右半平面零点），必须大幅减小误差放大器带宽才能使反馈环稳定。 13、输入输出级电路设计 高频开关电源对滤波电路也有特殊的要求，一般由以下组成： 输入滤波电路（低通滤波器），由整流桥和大容量电容构成的工频滤波电路，输出整流滤波电路，回馈型电路 低通滤波器是PWM开关电源抑制噪声干扰最常用的方式 差模噪声：主回路引线（两根电源线）间的噪声。（也称串模干扰） 共模噪声：主回路引线与地线（两根电源线与地线）间的噪声。（也称共模干扰） 电源两线间的电容为X电容 工频整流滤波电路的合闸浪涌电流及其抑制问题： 1.串普通功率电阻(在整流回路中)＋继电器； 2.串热敏电阻。 14、控制电路 PWM控制电路： PMW控制结构框图： UC1842/2842/3842 1．管脚排列 COMP：误差放大器输出。 UFB：反馈电压输入端。它与内部2.5VDC基准电源比较，产生误差电压来控制调节脉冲宽度。 ISENSE：接电感电流传感器。当采样电压大于1VDC时， 缩小脉冲宽度，使电源处于断续工作状态。 RT/CT：定时阻容端。频率f=1.8/(CTRT)。 Gnd：地。 OUTPUT：输出端。 Vcc：电源。10-13VDC，关闭电压10VDC。 REF：内部基准电源输出，5VDC+/-0.1VDC，50mA。 电压模式控制：UC3824 电流模式控制：sg3525 UC3846 电流模式控制电流的检测方法： 1、电阻（或分流器） 2、电流互感器（current transformer） （峰值）电流模式控制的优点： 1.对输入网压变化即时响应（电压前馈特性） 2.为防止－2增益斜率的电路相位快速变化，系统开环增益（包括回路中所有环节增益之和）曲线，在剪切频率附近的增益斜率为-1 UC3842管脚图 3.提供所需的相位裕量为45o左右。 16、设计实例——含有2型误差放大器的正激变换器反馈系统的稳定(大题)（课本307页）记住步骤，画出增益曲线 第九章闭环控制系统设计 9.9 设计实例——含有2型误差放大器的正激变换器反馈系统的稳定正激变换器的设计参数 假设输出滤波器电容含有ESR，同时在 Fco处LC滤波器的增益曲线斜率为-1。 使用一个具有图9.6所示增益特性的2型误 差放大器来设计反馈系统。 1、计算Lo和Co，画出输出滤波器的 增益特性曲线 根据式(2.47) 是最小输入电流的两倍2A，Vor 滤波器的转折频率为 第九章闭环控制系统设计 除误差放大器外的开环 增益是 即图9.13所示曲线的 ABCD段。 第九章闭环控制系统设计 由表12.1可知，当K值略小于3时，误差放大器得相位滞后满足218度的要求， 系统开环增益曲线为图9.13所示的IJKLMNO 为保证有足够的相位裕量，假设K=4，获得208的度相位滞后 在截止频率Fco处的相位裕量为55度。 K=4 零点频率Fz=5kHz。由式(9.3) Fz=1/2πR2C1 C1=1/2 π(100000)(5000)=318×10－12F 极点频率Fp=20×4＝80kHz。由式(12.3) Fp=1/2πR2C2 C2=20×10－12F 硬开关的缺点（危害）： 减小开通损耗的方法： 1、在开关管开通时，使其电流保持在零，或者限制电流的上升率，从而减小电流与电压的重叠区，所谓的零电流开通。（从上图（a）可以看出，开通损耗大大减小。） 2、在开关管开通前，使其电压下降到零，所谓的零电压开通。（从上图（b）可以看出，开通损耗基本为零。） 3、同时做到1、2，开通损耗为零。 减小关断损耗的方法： 3、同时做到1、2，关断损耗为零。 准谐振变换器 优点：电路损耗和开关噪声大大降低 存在问题：1、谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须很高；2、谐振电流的有效值很大，电路中存在大量的无功功率的交换，造成导通损耗加大；3、谐振周期随输入电压、负载变化而改变，只能采用脉冲频率调制，给高频变压器、输入滤波器和输出滤波器的优化设计造成困难。 移相全桥型零电压开关PWM电路的不同点（区别）： 1、加入了谐振电路（加入电感）； 2、开关管并联上4个电容。 PWM控制的准谐振变换器IC: UC3875 副边占空比的丢失是PS ZVS PWM全桥变换器的一个重要现象。所谓副边占空比丢失，就是副边占空比小于原边的占空比。产生副边占空比丢失的原因是：存在原边电流从正向（或负向）变化到负向（或正向）负载电流的时间，这部分时间与二分之一开关周期的比值就是副边的占空比丢失。 功率因素校正包括2部分：1、畸变因素；2、位移因素。 1、电网电压——发电机决定。 2、电网电流——连接于负载的电流决定。 功率因素不为1的负载会给电网带来电能质量的问题：谐波电流，基波无功。 危害： 1、从电网吸收无功电流，导致电网中流动的功率增加，加大了电网的损耗。 2、增加了发电和输电设备的负担，降低了电网实际可以传递的有功功率的大小。 功率因素校正技术分类： 1、无源PFC：串入大电感器L、大电容器C 2、有源PFC：基于BOOST变换器的PFC电路 用UC3854控制的升压式有源功率因数校正 均流电路: 1.平均电流法自动均流 2.最大电流法自动均流 高频开关电源系统组成:交流配电, 整流模块, 直流配电, 监控模块 常用开关电源芯片大全 第1章DC-DC电源转换器/基准电压源 DC-DC 电源转换器 1. 低噪声电荷泵DC-DC电源转换器AAT3113/AAT3114 2. 低功耗开关型DC-DC电源转换器ADP3000 3. 高效3A开关稳压器AP1501 4. 高效率无电感DC-DC电源转换器FAN5660 5. 小功率极性反转电源转换器ICL7660 6. 高效率DC-DC电源转换控制器IRU3037 7. 高性能降压式DC-DC电源转换器ISL6420 8. 单片降压式开关稳压器L4960 9. 大功率开关稳压器L4970A 高效率单片开关稳压器L4978 高效率升压/降压式DC-DC电源转换器L5970 14. 高效率1A降压单片开关稳压器LM1575/LM2575/LM2575HV 降压单片开关 稳压器LM2576/LM2576HV 16. 可调升压开关稳压器LM2577 降压开关稳压器LM2596 18. 高效率5A 开关稳压器LM2678 19. 升压式DC-DC电源转换器LM2703/LM2704 20. 电流模式升压式电源转换器LM2733 21. 低噪声升压式电源转换器LM2750 22. 小型75V降压式稳压器LM5007 23. 低功耗升/降压式DC-DC电源转换器LT1073 24. 升压式DC-DC电源转换器LT1615 25. 隔离式开关稳压器LT1725 26. 低功耗升压电荷泵LT1751 27. 大电流高频降压式DC-DC电源转换器 LT176 5 28. 大电流升压转换器LT1935 29. 高效升压式电荷泵LT1937 30. 高压输入降压式电源转换器LT1956 32. 高压升/ 降压式电源转换器LT3433 相关开关电源原理及电路图 2012-06-03 17:39:37 来源:21IC 关键字：开关电源电路图 什么是开关电源?所谓开关电源，故名思议，就是这里有一扇门，一开门电源就通过，一关门电源就停止通过，那么什么是门呢，开关电源里有的采用可控硅，有的采用开关管，这两个元器件性能差不多，都是靠基极、(开关管)控制极(可控硅)上加上脉冲信号来完成导通和截止的，脉冲信号正半周到来，控制极上电压升高，开关管或可控硅就导通，由220V整流、滤波后输出的300V电压就导通，通过开关变压器传到次级，再通过变压比将电压升高或降低，供各个电路工作。振荡脉冲负半周到来，电源调整管的基极、或可控硅的控制极电压低于原来的设置电压，电源调整管截止，300V电源被关断，开关变压器次级没电压，这时各电路所需的工作电压，就靠次级本路整流后的滤波电容放电来维持。待到下一个脉冲的周期正半周信号到来时，重复上一个过程。这个开关变压器就叫高频变压器，因为他的工作频率高于50HZ低频。那么推动开关管或可控硅的脉冲如何获得呢，这就需要有个振荡电路产生，我们知道，晶体三极管有个特性，就是基极对发射极电压是0.65-0.7V是放大状态，0.7V以上就是饱和导通状态，-0.1V- -0.3V就工作在振荡状态，那么其工作点调好后，就靠较深的负反馈来产生负压，使振荡管起振，振荡管的频率由基极上的电容充放电的时间长短来决定，振荡频率高输出脉冲幅度就大，反之就小，这就决定了电源调整管的输出电压的大小。那么变压器次级输出的工作电压如何稳压呢，一般是在开关变压器上，单绕一组线圈，在其上端获得的电压经过整流滤波后，作为基准电压，然后通过光电耦合器，将这个基准电压返回振荡管的基极，来调整震荡频率的高低，如果变压器次级电压升高，本取样线圈输出的电压也升高，通过光电耦合器获得的正反馈电压也升高，这个电压加到振荡管基极上，就使振荡频率降低，起到了稳定次级输出电压的稳定，太细的工作情况就不必细讲了，也没必要了解的那么细的，这样大功率的电压由开关变压器传递，并与后级隔开，返回的取样电压由光耦传递也与后级隔开，所以前级的市电电压，是与后级分离的，这就叫冷板，是安全的，变压器前的电源是独立的，这就叫开关电源。 图开关电源原理图1 TND313/D Rev 3, Sep-11 High-Efficiency 305 W ATX Reference Design Documentation Package ? 2011 ON Semiconductor. Disclaimer: ON Semiconductor is providing this reference design documentation package “AS IS” and the recipient assumes all risk associated with the use and/or commercialization of this design package. No licenses to ON Semiconductor’s or any third party’s Intellectual Property is conveyed by the transfer of this documentation. This reference design documentation package is provided only to assist the customers in evaluation and feasibility assessment of the reference design. The design intent is to demonstrate that efficiencies beyond 80% are achievable cost effectively utilizing ON Semiconductor provided ICs and discrete components in conjunction with other inexpensive components. It is expected that users may make further refinements to meet specific performance goals. 开关电源维修步骤及常见故障分析- 电源 1、修理开关电源时，首先用万用表检测各功率部件是否击穿短路，如电源整流桥堆，开关管，高频大功率整流管;抑制浪涌电流的大功率电阻是否烧断。再检测各输出电压端口电阻是否异常，上述部件如有损坏则需更换。 2、第一步完成后，接通电源后还不能正常工作，接着要检测功率因数模块(PFC)和脉宽调制组件(PWM)，查阅相关资料，熟悉PFC和PWM模块每个脚的功能及其模块正常工作的必备条件。 3、然后，对于具有PFC电路的电源则需测量滤波电容两端电压是否为380VDC左右，如有380VDC左右电压，说明PFC模块工作正常，接着检测PWM组件的工作状态，测量其电源输入端VC ，参考电压输出端VR ，启动控制Vstart/Vcontrol端电压是否正常，利用220VAC/220VAC隔离变压器给开关电源供电，用示波器观测PWM模块CT端对地的波形是否为线性良好的锯齿波或三角形，如TL494 CT端为锯齿波，FA5310其CT端为三角波。输出端V0的波形是否为有序的窄脉冲信号。 4、在开关电源维修实践中，有许多开关电源采用UC38××系列8脚PWM组件，大多数电源不能工作都是因为电源启动电阻损坏，或芯片性能下降。当R断路后无VC，PWM 组件无法工作，需更换与原来功率阻值相同的电阻。当PWM组件启动电流增加后，可减小R值到PWM组件能正常工作为止。在修一台GE DR电源时，PWM模块为UC3843，检测未发现其他异常，在R(220K)上并接一个220K的电阻后，PWM组件工作，输出电压均正常。有时候由于外围电路故障，致使VR端5V电压为0V，PWM组件也不工作，在修柯达8900相机电源时，遇到此情况，把与VR端相连的外电路断开，VR从0V变为5V，PWM 组件正常工作，输出电压均正常。 5、当滤波电容上无380VDC左右电压时，说明PFC电路没有正常工作，PFC模块关键检测脚为电源输入脚VC，启动脚Vstart/control，CT和RT脚及V0脚。修理一台富士3000相机时，测试一板上滤波电容上无380VDC电压。VC，Vstart/control,CT和RT波形以及V0波形均正常，测量场效应功率开关管G极无V0 波形，由于FA5331(PFC)为贴片元件，机器用久后出现V0端与板之间虚焊，V0信号没有送到场效应管G极。将V0端与板上焊点焊好，用万用表测量滤波电容有380VDC电压。当Vstart/control 端为低电平时，PFC亦不能工作，则要检测其端点与外围相连的有关电路。 开关电源介绍 一、基础知识： 新型变压器：磁性元件，新型磁材料和新型变压器的开发。如集成磁路，平面型磁心，超薄型变压器；以及新型变压器如压电式，无磁芯印制电路变压器等，使开关电源的尺寸重量都可减少许多。 硬开关的条件下MOSFET和IGBT开关损耗分析： 1)．开通损耗方面：由于MOSFET的输出电容大，器件处于断态时，输入电压加在输出电容上，输出电容储存较大能量。在相继开通时这些能量全部消耗在器件内，开通损耗大。器件的开通损耗和输出电容成正比，和频率成正比和输入电压的平方成正比[12]。而IGBT的输出电容比MOSFET小得多，断态时电容上储存的能量较小，故开通损耗较小。 2)．关断损耗方面：MOSFET属单极型器件，可以通过在施加栅极反偏电压的方法，迅速抽走输入电容上的电荷，加速关断，使MOSFET关断时电流会迅速下降至零，不存在拖尾电流，故关断损耗小[10]；而IGBT由于拖尾电流不可避免，且持续时间长(可达数微秒)，故关断损耗大。 综合以上分析，硬开关条件下MOSFET的开关损耗主要是由开通损耗引起，而IGBT则主要是由关断损耗引起。因此使用MOSFET作为主开关器件的电路，应该工作于ZVS条件下，这样在器件开通前，漏极和源极之间的电压先降为零，输出电容上储存能量很小，可以大大降低MOSFET的开通损耗；而使用IGBT作为主开关器件的电路，应该工作于ZCS条件下，这样在器件关断前，流过器件的电流先降为零，可以大大降低因拖尾电流造成的关断损耗。 软开关：当电流过零时，使器件关断；当电压过零时，使器件开通-实现开关损耗为零。 变流器：把输入的电源，进行电压、电流变换，达到规定的要求后输出给用电设备。 DC-DC：直流变压器。斩波器。 为什么反激开关电源只能适合小功率？200W以下。正激开关电源适合大功率开关电源？ 高效率小体积（高功率密度）一直是DC-DC变换器用户的追求，也是设计的要点。提高功率密度最有效的方式就是提高开关频率，线圈和变压器对高速变化的磁力线感应灵敏度高、特别高效率，衰减特别小，传递效率特别高，而对低频变化的磁力线灵敏度低、衰减大，传递效率差，因此高频下的磁芯体积会大幅度减小，但频率的提高会使开关管的开关损耗加大，对变换器的效率造成影响。如何在高频下减小开关管的开关损耗，是DC-DC变换器是否能实现高效率高功率密度的关键，在这种背景下，高频软开关技术逐渐成为研究的热点，LLC谐振变换器是在串联谐振变换器的基础上增加了一个与负载并联的电感，是目前效率最高的开关电源。 SWITCHING REGULATOR CONTROL DESCRIPTION M51995A is the primary switching regulator controller which is especially designed to get the regulated DC voltage from AC power supply. This IC can directly drive the MOS-FET with fast rise and fast fall output pulse. Type M51995A has the functions of not only high frequency OSC and fast output drive but also current limit with fast response and high sensibility so the true "fast switching regulator" can be realized. It has another big feature of current protection to short and over current,owing to the integrated timer-type protection circuit,if few parts are added to the primary side. The M51995A is equivalent to the M51977 with externally re-settable OVP(over voltage protection)circuit. 500kHz operation to MOS FET ?Output current...............................................................±2A ?Output rise time 60ns,fall time 40ns ?Modified totempole output method with small through current Compact and light-weight power supply ?Small start-up current............................................90μA typ. ?Big difference between "start-up voltage" and "stop voltage" makes the smoothing capacitor of the power input section small.Start-up threshold 16V,stop voltage 10V ?Packages with high power dissipation are used to with-stand the heat generated by the gate-drive current of MOS FET. 16-pin DIP,20-pin SOP 1.5W(at 25°C) Simplified peripheral circuit with protection circuit and built-in large-capacity totempole output ?High-speed current limiting circuit using pulse-by-pulse method(Two system of CLM+pin,CLM-pin) ?Protection by intermittent operation of output over current...... ..........................................................Timer protection circuit ?Over-voltage protection circuit with an externally re-settable latch(OVP) ?Protection circuit for output miss action at low supply voltage(UVLO) High-performance and highly functional power supply ?Triangular wave oscillator for easy dead time setting APPLICATION Feed forward regulator,fly-back regulator RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS Supply voltage range............................................12 to 36V Operating frequency.................................less than 500kHz Oscillator frequency setting resistance ?T-ON pin resistance R ON ...........................10k to 75k ? ?T-OFF pin resistance R OFF ..........................2k to 30k ? NCP1203 PWM Current?Mode Controller for Universal Off?Line Supplies Featuring Standby and Short Circuit Protection Housed in SOIC?8 or PDIP?8 package, the NCP1203 represents a major leap toward ultra?compact Switchmode Power Supplies and represents an excellent candidate to replace the UC384X devices. Due to its proprietary SMARTMOS t Very High V oltage Technology, the circuit allows the implementation of complete off?line AC?DC adapters, battery charger and a high?power SMPS with few external components. With an internal structure operating at a fixed 40 kHz, 60 kHz or 100 kHz switching frequency, the controller features a high?voltage startup FET which ensures a clean and loss?less startup sequence. Its current?mode control naturally provides good audio?susceptibility and inherent pulse?by?pulse control. When the current setpoint falls below a given value, e.g. the output power demand diminishes, the IC automatically enters the so?called skip cycle mode and provides improved efficiency at light loads while offering excellent performance in standby conditions. Because this occurs at a user adjustable low peak current, no acoustic noise takes place. The NCP1203 also includes an efficient protective circuitry which, in presence of an output over load condition, disables the output pulses while the device enters a safe burst mode, trying to restart. Once the default has gone, the device auto?recovers. Finally, a temperature shutdown with hysteresis helps building safe and robust power supplies. Features ?Pb?Free Packages are Available ?High?V oltage Startup Current Source ?Auto?Recovery Internal Output Short?Circuit Protection ?Extremely Low No?Load Standby Power ?Current?Mode with Adjustable Skip?Cycle Capability ?Internal Leading Edge Blanking ?250 mA Peak Current Capability ?Internally Fixed Frequency at 40 kHz, 60 kHz and 100 kHz ?Direct Optocoupler Connection ?Undervoltage Lockout at 7.8 V Typical ?SPICE Models Available for TRANsient and AC Analysis ?Pin to Pin Compatible with NCP1200 Applications ?AC?DC Adapters for Notebooks, etc. ?Offline Battery Chargers ?Auxiliary Power Supplies (USB, Appliances, TVs, etc.) SOIC?8 D1, D2 SUFFIX CASE 751 1 MARKING DIAGRAMS PIN CONNECTIONS PDIP?8 N SUFFIX CASE 626 8 xx= Specific Device Code A= Assembly Location WL, L= Wafer Lot Y, YY= Year W, WW= Work Week Adj HV FB CS GND NC V CC Drv (Top View) xxxxxxxxx AWL YYWW 1 8 See detailed ordering and shipping information in the package dimensions section on page 12 of this data sheet. ORDERING INFORMATION https://www.doczj.com/doc/e812870278.html, 查询1203P60供应商 三种基础拓扑（buck boost buck-boost ）的电路基础： 1， 电感的电压公式dt dI L V =＝T I L ??，推出ΔI ＝V ×ΔT/L 2， sw 闭合时，电感通电电压V ON ，闭合时间t ON sw 关断时，电感电压V OFF ，关断时间 t OFF 3， 功率变换器稳定工作的条件：ΔI ON ＝ΔI OFF 即，电感在导通和关断时，其电流变化相等。 那么由1，2的公式可知，V ON ＝L ×ΔI ON /Δt ON ，V OFF ＝L ×ΔI OFF /Δt OFF ，则稳定条件为伏秒定律：V ON ×t ON ＝V OFF ×t OFF 4， 周期T ，频率f ，T ＝1/f ，占空比D ＝t ON /T ＝t ON /（t ON ＋t OFF ）→t ON ＝D/f ＝TD →t OFF ＝（1－D ）/f 电流纹波率r P51 52 r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 对应最大负载电流值和最恶劣输入电压值 ΔI ＝E t /L μH E t ＝V ×ΔT （时间为微秒）为伏微秒数，L μH 为微亨电感，单位便于计算 r ＝E t /（ I L ×L μH ）→I L ×L μH ＝E t /r →L μH ＝E t /（r* I L ）都是由电感的电压公式推导出来 r 选值一般0.4比较合适，具体见 P53 电流纹波率r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 在临界导通模式下，I AC ＝I DC ，此时r ＝2 见P51 r ＝ΔI/ I L ＝V ON ×D/Lf I L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/Lf I L →L ＝V ON ×D/rf I L 电感量公式：L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/rf I L ＝V ON ×D/rf I L 设置r 应注意几个方面： A,I PK ＝（1＋r/2）×I L ≤开关管的最小电流，此时r 的值小于0.4，造成电感体积很大。 B,保证负载电流下降时，工作在连续导通方式P24-26， 最大负载电流时r ’＝ΔI/ I LMAX ,当r ＝2时进入临界导通模式，此时r ＝ΔI/ I x ＝2→ 负载电流I x ＝（r ’ /2）I LMAX 时，进入临界导通模式,例如：最大负载电流3A ，r ’＝0.4，则负载电流为（0.4/2）×3＝0.6A 时，进入临界导通模式 避免进入临界导通模式的方法有1，减小负载电流2，减小电感（会减小ΔI ，则减小r ）3，增加输入电压 P63 电感的能量处理能力1/2×L ×I 2 电感的能量处理能力用峰值电流计算1/2×L ×I 2PK ，避免磁饱和。 确定几个值:r 要考虑最小负载时的r 值 负载电流I L I PK 输入电压范围V IN 输出电压V O 最终确认L 的值 基本磁学原理：P71――以后花时间慢慢看《电磁场与电磁波》用于EMC 和变压器 H 场：也称磁场强度，场强，磁化力，叠加场等。单位A/m B 场：磁通密度或磁感应。单位是特斯拉（T ）或韦伯每平方米Wb/m 2 恒定电流I 的导线，每一线元dl 在点p 所产生的磁通密度为dB ＝k ×I ×dl ×a R /R 2 dB 为磁通密度，dl 为电流方向的导线线元，a R 为由dl 指向点p 的单位矢量，距离矢量为R ，R 为从电流元dl 到点p 的距离，k 为比例常数。 在SI 单位制中k ＝μ0/4π，μ0=4π×10-7 H/m 为真空的磁导率。 则代入k 后，dB ＝μ0×I ×dl ×R/4πR 3 对其积分可得B ＝ 3 40R C R Idl ?? π μ 开关电源设计 开关直流稳压电源设计 摘要 直流稳压电源应用广泛，几乎所有电器，电力或者电子设备都毫不例外的需要稳定的直流电压（电流）供电，它是电子电路工作的“能源”和“动力”。不同的电路对电源的要求是不同的。在很多电子设备和电路中需要一种当电网电压波动或负载发生变化时，输出电压仍能基本保持不点的电源。电子设备中的电源一般由交流电网提供，如何将交流电压（电流）变为直流电压（电流）供电？又如何使直流电压（电流）稳定？这是电子技术的一个基本问题。解决这个问题的方案很多，归纳起来大致可分为线性电子稳压电源和开关稳压电源两类，他们又各自可以用集成电路或分立元件构成。开关稳压电源具有效率高，输出功率大，输入电压变化范围宽，节约能耗等优点。 一、引言 1.1基本要求 稳压电源。 1.基本要求 ①输出电压UO可调范围：12V～15V； ②最大输出电流IOmax：2A； ③U2从15V变到21V时，电压调整率SU≤2%（IO=2A）； ④IO从0变到2A时，负载调整率SI≤5%（U2=18V）； ⑤输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； ⑥DC-DC变换器的效率≥70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； ⑦具有过流保护功能，动作电流IO（th）=2.5±0.2A； 1.2发挥部分 (1)排除短路故障后，自动恢复为正常状态； (2)过热保护； 二、方案设计与论证 开关式直流稳压电源的控制方式可分为调宽式和调频式两种。实际应用中，调宽式应用较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数为脉宽调制（PWM）型。开关电源的工作原理就是通过改变开关器件的开通时间和工作周期的比值，即占空比来改变输出电压，通常有三种方式：脉冲宽度调制（PWM）、脉冲频率调制（PFM）和混合调制。PWM调制是指开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。因为周期恒定，滤波电路的设计比较简单，因此本次设计采用PWM调制方式实现电路设计要求。主要框架如图1所示。由变压器降压得到交流电压，再经过整流滤波电路，将交流电变成直流电，然后再经过DC-DC变换，由PWM的驱动电路去控制开关管的导通和截止，从而产生一个稳定的电压源。 Yuming电子知识系列 Power Management Power Management 电源管理 IC Yuming Sun Jul, 2011 Jul2011 yuming924@https://www.doczj.com/doc/e812870278.html, CONTENTS 础知识 ?基础知识 ?LDO Regulator ?Switching Regulator (DC-DC) ?Charge Pump（电荷泵） Ch P ?W-LED Driver ?Voltage Reference (电压参考/基准源) Voltage Reference( ?Reset IC (Voltage Detector) ?MOSFET Driver ?PWM Controller 基础知识 Portable Device 便携电子产品常用电源 电力资源-电源管理IC-用电设备 IC ：5、3.3、2.5、1.8、1.2、0.9V 等；电力用电电 源管马达：3、6、12V ；LED 灯背光；资源 设备理 IC LCD 屏：12、-5V ；AC Rectifier/PWM IC ）AC ：110、220V DC C t 升降压DC DC Ch P 等整流：PWM IC （3843或VIPER12）、开关电源DC 或电池 DC Converter ：LDO 、升降压DC-DC 、Charge Pump 等。Reset IC 或电压检测：如808、809。电池管理：保护IC 、充电管理（4054Fuel Gauge 等。电池管理保护、充电管理）、g 等DC 或电池AC Inverter/逆变：for CCFL …… （比喻：电荷-水、电流-水流、电容-水桶、电压-水压。） & 课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 开关电源设计 初始条件： 输入交流电源：单相220V，频率50Hz。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）? 1、输出两路直流电压：12V，5V。 2、直流最大输出电流1A。 3、完成总电路设计和参数设计。 时间安排： 课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。 第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。 第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。 ） 第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 ） 引言 (1) 1设计意义及要求 (2) 设计意义 (2) 开关电源的组成部分 (2) 开关电源的工作过程 (2) 开关电源的工作方式 (3) 脉宽调制器的基本原理 (3) 2方案设计 (5) ） 设计要求 (5) 方案选择 (5) 整流滤波部分 (6) 降压斩波电路 (7) 脉宽调制电路 (8) MOSFET管的驱动电路 (9) 总电路图 (11) 3主电路参数设定 (12) { 变压器、二极管、MOSFET管选择 (12) 反馈回路的设计 (13) MOSFET的驱动设计 (14) 结束语 (15) 参考文献 (16) 附录一 (17) ] 引言 随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，远程控制交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。 开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IGBT和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。 开关电源根据输入输出的性质不同可分为AC/DC和DC/DC两大类。AC/DC称为一次电源，也常称为开关整流器。值得指出的是，AC-DC变换不单是整流的意义，而是整流后又做DC-DC变换。所以说，DC-DC变换器是开关电源的核心。DC/DC称为二次电源，其设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，所以学习设计开关电源有重要的意义。 常用开关电源芯片大 全 常用开关电源芯片大全 第1章DC-DC电源转换器/基准电压源 1.1 DC-DC电源转换器 1.低噪声电荷泵DC-DC电源转换器AAT3113/AAT3114 2.低功耗开关型DC-DC电源转换器ADP3000 3.高效3A开关稳压器AP1501 4.高效率无电感DC-DC电源转换器FAN5660 5.小功率极性反转电源转换器ICL7660 6.高效率DC-DC电源转换控制器IRU3037 7.高性能降压式DC-DC电源转换器ISL6420 8.单片降压式开关稳压器L4960 9.大功率开关稳压器L4970A 10.1.5A降压式开关稳压器L4971 11.2A高效率单片开关稳压器L4978 12.1A高效率升压/降压式DC-DC电源转换器L5970 13.1.5A降压式DC-DC电源转换器LM1572 14.高效率1A降压单片开关稳压器LM1575/LM2575/LM2575HV 15.3A降压单片开关稳压器LM2576/LM2576HV 16.可调升压开关稳压器LM2577 17.3A降压开关稳压器LM2596 18.高效率5A开关稳压器LM2678 19.升压式DC-DC电源转换器LM2703/LM2704 20.电流模式升压式电源转换器LM2733 21.低噪声升压式电源转换器LM2750 22.小型75V降压式稳压器LM5007 23.低功耗升/降压式DC-DC电源转换器LT1073 24.升压式DC-DC电源转换器LT1615 25.隔离式开关稳压器LT1725 26.低功耗升压电荷泵LT1751 27.大电流高频降压式DC-DC电源转换器LT1765 28.大电流升压转换器LT1935 29.高效升压式电荷泵LT1937 30.高压输入降压式电源转换器LT1956 31.1.5A升压式电源转换器LT1961 32.高压升/降压式电源转换器LT3433 33.单片3A升压式DC-DC电源转换器LT3436 34.通用升压式DC-DC电源转换器LT3460 35.高效率低功耗升压式电源转换器LT3464 36.1.1A升压式DC-DC电源转换器LT3467 37.大电流高效率升压式DC-DC电源转换器LT3782 38.微型低功耗电源转换器LTC1754 39.1.5A单片同步降压式稳压器LTC1875 40.低噪声高效率降压式电荷泵LTC1911 41.低噪声电荷泵LTC3200/LTC3200-5 42.无电感的降压式DC-DC电源转换器LTC3251 43.双输出/低噪声/降压式电荷泵LTC3252 44.同步整流/升压式DC-DC电源转换器LTC3401 45.低功耗同步整流升压式DC-DC电源转换器LTC3402 46.同步整流降压式DC-DC电源转换器LTC3405 47.双路同步降压式DC-DC电源转换器LTC3407 48.高效率同步降压式DC-DC电源转换器LTC3416 49.微型2A升压式DC-DC电源转换器LTC3426 50.2A两相电流升压式DC-DC电源转换器LTC3428 51.单电感升/降压式DC-DC电源转换器LTC3440 52.大电流升/降压式DC-DC电源转换器LTC3442 53.1.4A同步升压式DC-DC电源转换器LTC3458 54.直流同步降压式DC-DC电源转换器LTC3703 55.双输出降压式同步DC-DC电源转换控制器LTC3736 56.降压式同步DC-DC电源转换控制器LTC3770 开关电源安规主要内容 森树强电子 一. 安全距离规范 (针对初, 次级及高压, 大电流区域PCB布板) 1. 交流输入L - N, N- GND, L- GND间距必须大于 3.5毫米. 2. 初级整流滤波电容正, 负级间距须大于4毫米. 3. 初, 次级间距须大于6毫米(光耦处间距最小). 4. 次级电路电压小于48V的区域布板时一般不作安全间距要求. 注: 电气间隙与爬电距离应符合相关要求. 二. 耐压测试规范 测试内容及标准: 1. 输入–输出耐压测试及标准 l 交流3000V, 1分钟打耐压, 漏电流设为10mA l 耐压仪指示漏电流<10mA, 且无飞弧现象为合格. 2. 输入–大地耐压测试 l 交流1500V, 1分钟打耐压, 漏电流设为10mA l 耐压仪指示漏电流<10mA, 且无飞弧现象为合格. 3. 输出–大地耐压测试 l 直流500V, 1分钟打耐压, 漏电流设为10mA l 耐压仪指示漏电流<10mA, 且无飞弧现象为合格. 注：大地为外壳地.测试仪器为耐压测试仪. 三. 绝缘测试规范 测试内容及标准: 1. 输入 - 大地>500Mohm为合格 2. 输出 - 大地 >500Mohm为合格 3. 输入 - 输出 >500Mohm为合格 四. 温度测试规范 1. 测试内容: 开关电源长时间稳定工作后, 测试开关 MOSFET, 开关变压器, 初级整流滤波电容, 次级整流管, 滤波电感的温度值并记录. 2. 判定标准: 将所测温度数值和相关标准安全值对比, 以 上器件的温度值必须小于安全值. 五. 过载测试规范 测试内容: 对每路输出均单独作过载试验(多路输出不同 时作过载试验). 测试方法及判定标准 (1) 在该路输出开关变压器次级交流输出端加负载并使其带满载, 长时间通电工作. (2) 监测开关变压器(磁芯, 漆包线包)的恒定温度值并记录, 不能超过允许值(厂商提供), 且应有15%左右裕量. 同时, 应无过温度保护动作. (3) 若出现过温度保护, 记录此时温度值. 开关电源设计 三种基础拓扑（buck boost buck-boost ）的电路基础： 1， 电感的电压公式dt dI L V =＝T I L ??，推出ΔI ＝V ×ΔT/L 2， sw 闭合时，电感通电电压V ON ，闭合时间t ON sw 关断时，电感电压V OFF ，关断时间t OFF 3， 功率变换器稳定工作的条件：ΔI ON ＝ΔI OFF 即，电感在导通和关断时，其电流变化相等。 那么由1，2的公式可知，V ON ＝L ×ΔI ON /Δt ON ，V OFF ＝L ×ΔI OFF /Δt OFF ，则稳定 条件为伏秒定律：V ON ×t ON ＝V OFF ×t OFF 4， 周期T ，频率f ，T ＝1/f ，占空比D ＝t ON /T ＝t ON /（t ON ＋t OFF ）→t ON ＝D/f ＝TD →t OFF ＝（1－D ）/f 电流纹波率r P51 52 r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 对应最大负载电流值和最恶劣输入电压值 ΔI ＝E t /L μH E t ＝V ×ΔT （时间为微秒）为伏微秒数，L μH 为微亨电感，单位便于计算 r ＝E t /（ I L ×L μH ）→I L ×L μH ＝E t /r →L μH ＝E t /（r* I L ）都是由电感的电压公式推导出来 r 选值一般0.4比较合适，具体见 P53 电流纹波率r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 在临界导通模式下，I AC ＝I DC ，此时r ＝2 见P51 r ＝ΔI/ I L ＝V ON ×D/Lf I L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/Lf I L →L ＝V ON ×D/rf I L 电感量公式：L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/rf I L ＝V ON ×D/rf I L 设置r 应注意几个方面： A,I PK ＝（1＋r/2）×I L ≤开关管的最小电流，此时r 的值小于0.4，造成电感体积很大。 B,保证负载电流下降时，工作在连续导通方式P24-26， 最大负载电流时r ’＝ΔI/ I LMAX ,当r ＝2时进入临界导通模式，此时r ＝ΔI/ I x ＝2→ 负载电流I x ＝（r ’ /2）I LMAX 时，进入临界导通模式,例如：最大负载电流3A ，r ’＝0.4，则负载电流为（0.4/2）×3＝0.6A 时，进入临界导通模式 避免进入临界导通模式的方法有1，减小负载电流2，减小电感（会减小ΔI ，则减小r ）3，增加输入电压 P63 电感的能量处理能力1/2×L ×I 2 电感的能量处理能力用峰值电流计算1/2×L ×I 2PK ，避免磁饱和。 确定几个值:r 要考虑最小负载时的r 值 负载电流I L I PK 输入电压范围V IN 输出电压V O 最终确认L 的值 基本磁学原理：P71――以后花时间慢慢看《电磁场与电磁波》用于EMC 和变压器 H 场：也称磁场强度，场强，磁化力，叠加场等。单位A/m B 场：磁通密度或磁感应。单位是特斯拉（T ）或韦伯每平方米Wb/m 2 恒定电流I 的导线，每一线元dl 在点p 所产生的磁通密度为dB ＝k ×I ×dl ×a R /R 2 dB 为磁通密度，dl 为电流方向的导线线元，a R 为由dl 指向点p 的单位矢量，距离矢量为R ，R 为从电流元dl 到点p 的距离，k 为比例常数。 在SI 单位制中k ＝μ0/4π，μ0=4π×10-7H/m 为真空的磁导率。 FSGM0765RWDTUFSL106HR 、FSL106MR 、FSL116LR 、 开关电源常用芯片 FSCQ1265RTYDTU 、 FSCQ1565RTYDTUFSDL321 FSDH321 、FSDL0165RN 、FSDM0265RNB 、FSDH0265RN 、 FSDM0365RNB 、 FSDL0365RN 、 FSDM0465REWDTU FSDM0565REWDTU 、FSDM07652REWDTU FSDM311A 、FSEZ1016AMY 、 FSEZ1317NY 、 Fairchild 仙童（飞兆）系列开关电源驱动芯片 FAN100MY 、 FAN102MY 、FAN103MY 、 FAN6208 、 FAN6300AMY 、 FAN6754AMRMY 、FAN6862TY 、 FAN6921MRMY 、FAN6961SZ 、FAN7346MX 、FAN7384MX 、 FAN7319MX 、FAN7527BMX 、FAN7527BN 、FAN7554N 、 FAN7554DFAN7621 、FAN7621SSJ 、FAN7621B 、FAN7631 、 FAN7930CMX ；FAN6204MYFL103 、FL6300A 即 FAN6300 、 FL6961 、FL7701 、FL7730 、FL7732 、FL7930B 、 FLS0116 、FLS3217 、FLS3247 、FLS1600XS 、 FLS1800XS 、 FLS2100XSFSFR1600 、 FSFR1600XSL 、 FSFR1700 、FSFR1700XS 、FSFR1700XSL 、FSFR1800 、 FSFR1800XS 、 FSFR1800XSL 、FSFR2100XSL 、 FSFR2100FSCQ0565RTYDTU 、FSCQ0765RTYDTU 、FSDM311 、常用开关电源芯片大全
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